JPS606088B2

JPS606088B2 - 電子ビ−ム描画方法

Info

Publication number: JPS606088B2
Application number: JP51034176A
Authority: JP
Inventors: 昌彦鷲見
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1985-02-15
Also published as: JPS52117570A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子ビームによる露光に好適な電子ビーム描
画方法に関する。

従来、ウェハに位置検出マークを付けてその露光の原点
とする方法がある。

これを第１図を用い説明する。ウヱハ１１には、チップ
１２ａ，１２ｂ．・…・のパターンがあり、これらチッ
プ毎にマーク１３ａ，１３を，１３ｂ，１３ｂ′等を配
列する。各チップの描画に先立って、マーク１３ａ，１
３ａ′，１３ｂ，１３ｂ′等の位置検出を電子ビームを
用いて行い、検出した値をＯＦＦＳＥＴ値として描画デ
ータに与えることによって描画位置の補正を行って、必
要部分を露光する。この方式ではマークの位置検出並び
に描画が共にウェハが静止した状態で行われるので、ス
テージを所定露光領域から他の露光領域へステップ状に
移動させる時間がむだになる。またステージを連続的に
移動させながら描画する方法においても、一旦ウェハ上
の離れた位置にあるマークを検出して描画位置の補正値
を求めた後でなければステージを連続移動して描画する
ことができないのでスルーブツトがよくない。本発明は
、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、ステージ連続移動モードの露光に適したス
ループットのすぐれた電子ビーム描画方法を提供するも
のである。

本発明の主眼は、ステージを連続移動する状態で電子ビ
ームの走査の初めにマークの検出を行い、この検出をト
リガーとしてその走査期間中に電子ビームの照射を制御
して描画を行うものである。

以下に本発明の詳細について説明する。

第２図は本発明に使用する装置の一例を示している。図
に於いて、電子銃２０から放出された電子ビーム２１は
プランキング装置２２によって断続され、偏向回路３３
から走査信号を受けるコンデンサ型偏向板２３により破
線２７に対して直角方向に走査される。ここで破線２７
は図示しないステージの連続移動方向を表わす。２４は
電子ビーム照射されるべきレジストを被着した被描画物
としてのウェハである。

ウェハ２４は被描画フレームＩＳ，２Ｓ，３Ｓを有して
おり、例えばフレームＩＳには既にパターンが描かれて
おり、第２図では、次にフレーム２Ｓにパターンを描画
しようとしているものとする。２５ａ，２５ｂ，２６ａ
，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄはゥェハ２４上に設けられる
直線状の重ね合せ用マークである。

本実施例では「マーク２６ａ〜２６ｄの相互間隔を２肌
とした。マーク２５ａ，２５ｂは描画の開始原点を定め
るためのものであり、これは従釆のように予めステージ
を停止した状態で座標が測定される。座標の測定にはし
ーザ干渉計とＳＥＭを組み合せて行われる。ゥェハ２４
を載直したステージが破線２７方向に連続移動を開始し
、先に測定されたマーク２５ａのラインに来た時に、破
線２７に垂直な方向に静電走査が開始されるようになっ
ている。十分な重ね合せ精度を得るには「ステージの移
動方向２７とマーク２６ｂの方向が、８＝１０‐６ラジ
アン程度の誤差で一致していなければならないが、機械
的にこのように高い精度で重ね合せることはきわめて困
難である。本発明では機械的に８＝ＩＱ‐４ラジアル程
度の誤差で方向を合せた状態で、電子ビームによりマー
ク２６ｂを電気的にトレースしてフレーム２Ｓのパター
ンがフレームＩＳと整合するようにするものである。次
に詳細な描画方法を述べる。

ステージが移動して電子ビームがマーク２５ａのライン
を過ぎると静電走査が開始される。この静電走査により
反射電子、２次電子等がウェハ面から放出され、それら
は例えば光電子増倍管（フオトマル）のような検出器２
９によって検出される。ここで、ウェハ２４からの２次
電子等がマーク位置で量が増加又は減少するように「マ
ーク２５ａ，２５ｂ，２６ａ〜２６ｄの材料が選ばれて
いる。本実施例ではマーク材料として金属を用いた。各
電子ビーム走査２８ａ，２８ｂ，…・・・？２８ｚ毎
に走査を開始した時刻からの２次電子量の変化を求める
と第３図に於ける４８ａ，４８ｂ？……，４８ｚのよう
な特性となる。ここで「第２図の例では、ステージの移
動方向２７に対してマーク２６ｂがだんだん遠ざかる場
合について例示してある。したがって最初の走査２８ａ
に対応する２次電子の量は４８ａの如くなり、最後の走
査２８ｚに対応する２次電子量は４８ｚの如くなって、
走査開始後直ちに２次電子の量が増加するように移り変
っている。この２次電子量は、２次電子変化検出回路３
０１こよって検出され〜プランキング回路３１のトリガ
ーとして与えられる。プランキング回路３１には描画図
形に対応した白“０”「黒“１”情報が貯えられている
が「２次電子変化検出回路３■からトリガー信号によ
り、内蔵されたシフトレジスタが１ビットずつプランキ
ング電圧をプランキング装置２２に与え「電子ビームに
よる描画をはじめる。本実施例ではマーク２６ｂをトレ
ースしている様子を示したが「次にはマーク２７ｃをト
レースして次のフレーム３Ｓを描画する。以上の実施例
の動作を要約すれば次のようになる。■ Ｙ方向の描画
開始原点を予め検出しておき、メモＩＪ‘こ入れておく
。■ ステージをＹ方向に連続移動せしめてＹ方向の単
位移動量をトリガーとして静電走査を行つｏ■ 静電走
査中に縦方向のマークを検出しもその検出信号をトリガ
ーとして描画情報を送り出す。

このような描画位置補正方法は、第２図に示すようにス
テージ移動方向２７に対してゥェハ２４の位置がずれて
いる場合の他に「ウェハ２４自体が熱等が原因で変形し
ている湯合にも有効である。

これを以下に説明する。第４図は描画されるべきウェハ
が変形した場合の本来直線である任意の線分１の変形状
態を示している。とはその線分の長さを表わしている。
この線分竃のＹ方向となす角度を８とすると、夕は次の
ように表わされる。夕＝パイ１十ねび８ｄｙ従って、そ＝バ（１十１／２８２）ｄｙ ≦ｙｌ＜・十・ノ２８２ｍａＸ）この式から、上記線分１のＹ方向座標への投影ｙ，には
りの一次の誤差は出なし、で二次の誤差８２がでるにす
ぎない。

そこでｙ，をウェハの径（約１比ｍ）とし、誤差の許容
値ｌ〆−ｙ，ｌ＝０．１仏ｍとして、８方向の回転位置
合せに必要とされる８ｍａｘを求めると、８ｍａ×＝１
．４×１０‐３＝４．８（分）つまり、８方向の回転位
置合せを少くとも約５分行えれば、線分１の長さ〆が許
容範囲内となり、これは機械的方法によっても楽に出す
ことができる。

しかしながら、線分１に沿って角度のま大きく変化する
。そこで８の変化に対応した上記線分１の×方向の位置
もしくは変形量をマークを用いて検出し、その検出を基
準として×方向描画位置を電気的に補正する必要がある
。その為上述した実施例のように「ステージの連続移動
方向にほぼ沿って連続に連なっているマーク２６ａ〜２
６ｄを与え、電子ビーム２１による静電走査の初めにマ
ークの位置検出を行い、引続き同一走査期間中に電子ビ
ームのプランキング等を制御して描画を行えば、上述し
た８の変化を補償した描画が可能となる。

ここで使用するマークは、第２図に示すマークの他に、
第５図ａに示すマーク６１や第５図ｂに示すマーク７１
を用いることもできる。

第２図に於けるウヱハ２４が例えば２次曲線状に変形し
たような場合「第６図に示すようにマ−ク２６ｂも２次
曲線状に変形する。

そこで走査線２８ａ，２８ｂ……のプランキングをマー
ク２６ｂにトレースして行えば描画パターン５０はウェ
ハ２４の変形に対応したものとなる。尚、上述したシス
テムのみでは、もしマーク２６ａ〜２６ｄが何らかの原
因で途切れた時、描画のトリガーができないことになる
。

しかしながら、このトリガー時間は、Ｙ方向移動に伴っ
てなめらかに変化することを考慮すると、これから走査
しようとする直前又は近い過去の走査に於けるトリガー
時間に略等しいという性質を持っている。

このため、第２図に示す外装回路３２を用い、近似的に
ｎ番目のトリガー時間Ｔｎを例えば、Ｔｎ＝Ｔｎ−ｌｅ
−Ｑ＋Ｔｎ一次‐ｏ２Ｔｎ−＄−Ｑ３イｅＱ＋ｅ−Ｑ２
十ｅ‐Ｑ３ｍなる式で与えられるようにする。

このようにして、トリガー時間に慣性を与え図形の途切
れ又はノイズによりトリガ−が乱れるのを防ぐことがで
きる。

外装回路３２としては、コンデンサのチャージングを利
用することもできるし「あるいはディジタル的に‘１｝
式を計算処理してトリガー時間Ｔｎを求めてもよい。上
述の実施例では、マークの検出時間をプランキング回路
３１‘こフィードバックしているが、マークの検出を偏
向回路３３にフィードバックしてもよい。

すなわちト第３図に示される２次電子検出時間Ｔａ，Ｔ
ｂ，…・・・Ｔｚが一致するように偏向板２３にＯＦＦ
ＳＥＴ電圧を自動的に与えるようにしてもよい。電子ビ
ームの走査方向が第２図に於いて左から右に向って行わ
れる場合に、第３図における２次電子量の変化が現われ
る時間Ｔが通常より小さいならば、ビームを直流的に左
に偏向するような電圧を偏向板２３に加えてやればよい
。もし、時間Ｔが通常より大きいならば、逆方向に電圧
を加えてやればよい。このような補正が加えられた場合
の走査２８ａ〜２８ｚは第７図に示すように、ステージ
移動方向２７に沿わずにマーク２６ａ，２６ｂに沿った
ものとなる。尚、位置検出の際の電子ビーム照射は、当
然レジスタが露光されない程度のビーム強度で行われる
。以上述べた本発明によれば、ステージを連続移動させ
ながらマーク検出及び描画位置の補正を行うことができ
るので、スループツトがすぐれ、パターン描画の精度を
高いものとすることができる。

０図面の簡単な説明第１図は従来の描画方法を説明するためのウヱハの平面
図、第２図は本発明に使用する装置の一例を示す構成図
、第３図は第２図の装置により検出される２次電子量と
走査開始からの時間の関係夕を示す特性図、第４図はゥ
ェハの変形に対する描画精度への影響を説明する為の説
明図、第５図はマーク形状の変形例を示す図、第６図は
ウヱハの変形に対するパターン描画の補正を示す説明図
、第７図はマーク検出を偏向にフィードバックした０場
合の走査を示す説明図である。

１１…ウエハ、１２ａ，１２ｂ…チップ、１３ａ，１３
を，１３ｂ，１３ｂ′…マーク、２１…電子ビーム、２
２・・・プランキング装置、２３・・・偏向板、２４…
ウェハ、２５ａ，２５ｂ…マーク、２６ａ，２６ｂ，２
６ｃ，２６ｄ…マーク、２７…ステージ連続移動方向、
２８ａ，２８ｂ，…，２８ｚ・・・走査線、２９・・・
２次電子検出器、３０・・・２次電子変化検出回路、３
１…プランキング回路、３２・・・外装回路、３３・・
・偏向回路、５０・・・描かれる図形、６１・・・マー
ク〜７１・・・マーク。

第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１位置検出用マークの設けられた被描画物を載置した
ステージを連続的に移動する状態で、前記被描画物に対
して電子ビームを向けて走査する描画方法に於いて、１
本の電子ビームの走査時間中に位置検出用マークの検出
と描画とを独位の時間又は一部重複して行い、かつ前記
マークの検出をトリガーとしてその走査期間中に前記電
子ビームの前記被描画物への照射を制御して描画を行う
電子ビーム描画方法。２被描画物は電子ビームにより露光されるものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した電子
ビーム描画方法。３電子ビームの照射の制御を前記電子ビームのブラン
キングおよび偏向により行うことを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載した電子ビーム描画方法。４ステージの連続移動中に走査したマークの検出情報
に基ずき、その後の走査における描画のためのトリガー
時間を決定することを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載した電子ビーム描画方法。